БАКОВЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК H01H33/668 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационным аппаратам высокого напряжения.

Элегаз обладает превосходными электроизоляционными и дугогасительными свойствами, благодаря чему были созданы компактные КРУЭ, значительно сократившие габариты подстанций.

Известны баковые элегазовые выключатели, в том числе выключатели комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ), содержащие заземленный герметичный корпус с элегазовым дугогасительным устройством, которое закреплено на опорной изоляции внутри этого корпуса, электрические вводы в корпус и привод с передаточным механизмом к дугогасительному устройству.

Однако у элегаза есть свои недостатки. При работе выключателя в нем образуются токсичные продукты, и требуется специальная технология по их утилизации. Нарастающее использование элегазового оборудования приводит к нарастающему росту производства элегаза, который, в конечном счете, оказывается в атмосфере, что чревато экологическими проблемами. Кроме того, его использование в районах с суровым климатом затруднено вследствие конденсации элегаза при низких температурах.

Известен баковый выключатель с газовой изоляцией, в котором в качестве коммутирующего элемента используется вакуумная дугогасительная камера (ВДК) (патент WO №2011052010, класс H02B 13/02 опубл. 05.05.2011 г.), находящаяся в газовой среде.

Вакуумная дугогасительная камера состоит из изоляционного корпуса (стекло, керамика), внутри которого расположены подвижный и неподвижный контакты, сильфон для обеспечения движения подвижного контакта и изоляционная тяга.

Из-за недостаточной механической прочности изоляционного корпуса ВДК и сильфона давление газа в таком баковом выключателе должно быть весьма низким и близким к атмосферному давлению. Это необходимо также для снижения усилия при обеспечении требуемой скорости движения подвижного контакта ВДК и, соответственно, использования привода с меньшей энергией.

Низкое давление газа ведет к потере электрической прочности газовой изоляции, что приводит к значительному росту габарита бака выключателя.

Наиболее близким к предлагаемому решению является баковый вакуумный выключатель (далее - выключатель), в котором также используется вакуумная дугогасительная камера (Патент США №4458119, класс H01H 33/04 опубл. 03.07.1984 г.), содержащий, по меньшей мере, один газонаполненный бак, с размещенными внутри него полого изолятора, формирующего герметичную камеру, вакуумную дугогасительную камеру (ВДК), состоящую из изолятора с двумя фланцами, причем один из фланцев герметично скреплен с первым фланцем полого изолятора, с расположенными внутри изолятора ВДК подвижного и неподвижного контактов и сильфона, герметично соединенного с фланцем изолятора ВДК, изоляционную тягу, скрепленную с подвижным контактом и проходящую через сильфон ВДК и узел подвижного уплотнения полого изолятора.

Бак выключателя заполнен элегазом при давлении до 0.5 МПа. С целью защиты ВДК от воздействия давления элегаза, она помещена в указанную герметичную камеру. Недостатком такого решения является недостаточная надежность выключателя. Корпус ВДК и герметичная камера конструктивно полностью автономны и не имеют связи с баком выключателя. С течением времени будет иметь место натекание элегаза через подвижное уплотнение в герметичную камеру, что приведет к повышению давления внутри нее и создаст угрозу функционированию ВДК (механическая нагрузка на сильфон и корпус ВДК, снижение скорости движения подвижного контакта). Поскольку герметичная камера не связана с баком выключателя, защита от повышения давления внутри нее возможна только при значительном усложнении конструкции, ведущей к снижению надежности работы выключателя.

Известно, что использование элегаза в выключателях при необходимом для отключения токов короткого замыкания давлении ограничивает применение последних в районах с низкими температурами окружающего воздуха. Для этих целей используют смеси элегаза с другими газами. Однако при этом суммарное давление смеси обычно существенно выше того, которое имеет место в чисто элегазовых выключателях. В этом случае применение рассматриваемого решения еще более снижает надежность выключателя.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности бакового вакуумного выключателя, его экологической безопасности и безопасности окружающей среды, а также расширение сфер применения выключателей на районы с суровыми климатическими условиями.

Указанный технический результат достигается тем, что в баковом вакуумном выключателе, содержащем, по меньшей мере, один газонаполненный бак, с размещенными внутри него полого изолятора, формирующего герметичную камеру, вакуумную дугогасительную камеру (ВДК), состоящую из изолятора с двумя фланцами, причем один из фланцев герметично скреплен с первым фланцем полого изолятора, с расположенными внутри изолятора ВДК подвижного и неподвижного контактов и сильфона, герметично соединенного с фланцем изолятора ВДК, изоляционную тягу, скрепленную с подвижным контактом, и проходящую через сильфон ВДК и узел подвижного уплотнения полого изолятора, новым является то, что второй фланец полого изолятора также герметично скреплен с газонаполненным баком выключателя.

Вакуумная дугогасительная камера расположена внутри полого изолятора, при этом его первый фланец герметично скреплен с фланцем изолятора ВДК со стороны ее неподвижного контакта.

Вакуумная дугогасительная камера расположена снаружи полого изолятора, при этом его первый фланец герметично скреплен с фланцем изолятора ВДК со стороны ее подвижного контакта.

Полый изолятор состоит из нескольких частей

Герметичная камера снабжена предохранительным устройством.

Применение указанного полого изолятора, скрепленного с баком выключателя вторым фланцем, формирует герметичную камеру, изолированную от остального объема газонаполненного бака (далее - бак), внутри которой может располагаться ВДК. В этом случае, внутри нее давление газа поддерживается постоянно низким, что обеспечивает нормальное функционирование ВДК. Для этой же цели герметичная камера может заполняться изоляционной жидкостью. В остальном объеме бака для уменьшения его габаритов может использоваться газовая изоляция под повышенным давлением. Предотвращение повышения давления газа внутри герметичной камеры обеспечивается предохранительным устройством. Поскольку второй фланец герметичной камеры связан с баком предохранительное устройство имеет выход через стенку бака в окружающую среду.

Вариант с расположением ВДК снаружи полого изолятора также возможен в случае, если материал корпуса ВДК способен выдержать повышенное давление газа. В этом случае герметичная камера с более низким давлением обеспечивает надежное функционирование сильфона, подвижного уплотнения и привода ВДК.

Изолятор герметичной камеры может быть выполнен из нескольких частей. В этом случае упрощается выполнение токосъема с фланца ВДК, связанного с подвижным контактом.

На фиг.1 представлен пример исполнения бакового вакуумного выключателя с ВДК, расположенной внутри полого изолятора.

На фиг.2 приведен пример исполнения бакового вакуумного выключателя с ВДК, расположенной снаружи полого изолятора.

Баковый вакуумный выключатель содержит металлический газонаполненный бак 1. Если баковый выключатель состоит из нескольких дугогасительных разрывов, то он может состоять из нескольких баков. Внутри бака размещены: полый изолятор 2 (фиг.2), который может состоять из нескольких частей 2а и 2б (фиг.1), с двумя фланцами 3, 4; вакуумная дугогасительная камера 5; изоляционная тяга 6, связанная с приводом выключателя. В баке выключателя расположены изоляторы высоковольтных вводов 7. Полый изолятор (фиг.1) формирует герметичную камеру, внутри которой располагают ВДК, состоящую из изолятора 8 с двумя фланцами 8а, 8б, подвижного 9 и неподвижного 10 контактов, сильфона 11. Сильфон герметично соединен с фланцем 86 изолятора ВДК. Изоляционная тяга 6 скреплена с подвижным контактом ВДК и проходит через сильфон ВДК и узел подвижного уплотнения 12 полого изолятора. Герметичная камера имеет предохранительное устройство 13, поддерживающее требуемое давление внутри полого изолятора, например, предохранительный клапан.

Герметичная камера образована за счет того, что первый фланец 3 полого изолятора 2 герметично скрепляют с фланцем 8а изолятора ВДК со стороны ее неподвижного контакта 10, а его второй фланец 4 - с баком выключателя. Здесь ВДК располагается внутри герметичной камеры (фиг.1). Но она может располагаться и снаружи герметичной камеры (фиг.2). Тогда первый фланец 3 полого изолятора герметично скрепляют с фланцем 86 изолятора ВДК со стороны ее подвижного контакта 9, а его второй фланец 4 - с баком выключателя.

Снаружи полого изолятора давление газа может быть любым в соответствии с конкретными техническими требованиями на выключатель по температуре окружающей среды и габариту. Внутри этого изолятора в герметичной камере давление выбирается из условия допустимого давления для надежной работы ВДК.

Операции включения и отключения выключателя выполняют посредством передачи через изоляционную тягу 6, проходящую через сильфон 11 и узел подвижного уплотнения 12, импульса движения от привода к подвижному контакту ВДК 9. Сильфон при этом обеспечивает герметичность самой вакуумной дугогасительной камеры и не испытывает опасных механических нагрузок, поскольку внутри него также как внутри полого изолятора давление газа низкое или газ заменен изоляционной жидкостью. Тоже самое можно сказать про узел подвижного уплотнения.

В предлагаемом решении в качестве основной изоляции можно использовать газовые смеси с более высоким давлением. А использование в качестве изолирующего газа сжатого воздуха обеспечит неограниченную климатическую зону эксплуатации выключателя и гарантирует его полную экологическую чистоту.

При этом использование предохранительного устройства обеспечит защиту ВДК от опасного для нее повышенного давления.

Изобретение относится к коммутационным аппаратам высокого напряжения. Баковый вакуумный выключатель содержит, по меньшей мере, один газонаполненный бак с размещенными внутри него полым изолятором, формирующим герметичную камеру, и вакуумной дугогасительной камерой (ВДК), состоящей из изолятора с двумя фланцами, один из которых герметично скреплен с первым фланцем полого изолятора. Внутри изолятора ВДК расположены подвижный и неподвижный контакты и сильфон, герметично соединенный с фланцем изолятора ВДК, а изоляционная тяга скреплена с подвижным контактом и проходит через сильфон ВДК и узел подвижного уплотнения полого изолятора. При этом второй фланец полого изолятора также герметично скреплен с газонаполненным баком выключателя. Технический результат - повышение надежности выключателя, его экологической безопасности и безопасности окружающей среды, а также расширение сфер применения на районы с суровыми климатическими условиями. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Баковый вакуумный выключатель, содержащий, по меньшей мере, один газонаполненный бак, с размещенными внутри него полым изолятором, формирующим герметичную камеру, вакуумной дугогасительной камерой (ВДК), состоящей из изолятора с двумя фланцами, причем один из фланцев герметично скреплен с первым фланцем полого изолятора, с расположенными внутри изолятора ВДК подвижным и неподвижным контактами и сильфоном, герметично соединенным с фланцем изолятора ВДК, изоляционную тягу, скрепленную с подвижным контактом и проходящую через сильфон ВДК и узел подвижного уплотнения полого изолятора, отличающийся тем, что второй фланец полого изолятора также герметично скреплен с газонаполненным баком выключателя.

2. Баковый вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что вакуумная дугогасительная камера расположена внутри полого изолятора, при этом его первый фланец герметично скреплен с фланцем изолятора ВДК со стороны ее неподвижного контакта.

3. Баковый вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что вакуумная дугогасительная камера расположена снаружи полого изолятора, при этом его первый фланец герметично скреплен с фланцем изолятора ВДК со стороны ее подвижного контакта.

4. Баковый вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что полый изолятор состоит из нескольких частей.

5. Баковый вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что герметичная камера снабжена предохранительным устройством.